CAS是什么？AtomicInteger如何利用它？ABA问题如何解决？

引言

在多线程并发编程中，保证数据操作的原子性是核心挑战之一。传统的锁机制（如synchronized）虽然能解决问题，但存在性能瓶颈和死锁风险。CAS（Compare And Swap）  作为一种无锁并发控制技术，因其高性能和简洁性成为现代高并发系统的基石。本文将从底层原理、应用场景到实战陷阱，全方位解析CAS机制。

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一、什么是CAS？

1.1 核心思想

CAS是一种无锁原子操作机制，其核心逻辑可概括为：

在修改共享变量前，先检查当前值是否等于预期值：

• 如果相等，说明未被其他线程修改，直接更新为新值；
• 如果不等，说明数据已被其他线程修改，操作失败（通常重试或终止）。

1.2 底层实现

CAS依赖硬件指令实现原子性（如x86的CMPXCHG指令），操作系统和JVM通过调用这些指令保证操作的不可分割性。例如，Java中的sun.misc.Unsafe类提供了CAS的本地方法：

public final native boolean compareAndSwapInt(
    Object obj, long offset, int expected, int newValue
);

1.3 操作伪代码

def cas(address, expected_value, new_value):
    if *address == expected_value:
        *address = new_value
        return True
    else:
        return False

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二、CAS的典型应用

2.1 Java中的原子类

Java通过java.util.concurrent.atomic包提供了一系列原子类（如AtomicInteger），其底层均依赖CAS实现。以AtomicInteger.incrementAndGet()为例：

public